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精進製造原則根除潤滑劑相互污染

摘要"

隨著過去幾十年間,潤滑油品和合成添加劑之蓬勃發展,使得現今能調配出的潤滑劑種類也越來越多元,雖然好處是每種不同應用的潤滑產品能多出15至20種不同的選擇,但相對多元的情況下也提高了潤滑劑交叉汙染的風險。
一般而言,使用或混合不同應用特性的油品會衍生出許多不必要的困擾,即使兩種流體的特性和效果上頗有雷同,但因不同產品的成分皆有不同,為避免不可預期的化學反應發生,所以在應用上應該要謹慎避免混合不同種類的油料。
混合不同的油品,會導致油品中不同的添加劑在相互作用下產生化學反應並相互排斥,而這些化學反應除了會導致潤滑效果大幅度降低,更會是影響設備正常運作的主要原因。混合不同油品後會造成的影響相當的多,幾種指標性的徵兆和常見會發生的影響如下:油品的泡沫增加、氧化速率增快、粘度和薄膜強度的改變、水質破乳性變化和產生絮凝物等。
在深入討論如何降低油品相互汙染的問題前,與其再費盡心思琢磨出新的解決方法,不如直接就近針對過去幾十年來已被證實的方法進行改善、來克服潤滑油品應用上常見會發生的問題。

製程改善

在廿十一世紀的製造程序中,以減少浪費又能提升品質的Toyota生產系統(TPS)最為聞名,且該系統的模式成功在過去的半個世紀內讓高達43%的美國製造商採納使用。
從亨利福特興盛的時期,到現今採用TPS的Toyota供應廠商都證明了只要掌握住執行得當且精益原則的要點,著實可以為公司帶來持續性的進步。
而在TPS的基本原則中,有一個概念叫做Poka-yoke,這是一種有效防止、糾正並能迅速讓人們意識到錯誤的一種方式,由日文直接翻譯就是”避免錯誤”的意思。舉一個實際的例子:在可燃氣體的鋼瓶上特別使用左旋螺紋(左轉開)的瓶子,而一般氣體皆為右螺旋紋(右轉開)的瓶子,特別用這種方式做出區別來防止人們誤用可燃氣體或其他氧化氣體,避免人為災害。

相互汙染解決方式

在更深入研究poka-yoke如何幫助人們預防交叉污染之前,我先來了解油品相互污染對於潤滑劑和設備所能造成的影響有哪些。
如表1所示,混合不同的潤滑劑,有極大的可能會因為基礎油料或是添加劑互不相容而導致原有的性能和特性產生變化,而這樣的變化所帶來的影響是不容小覷的,輕則縮短潤滑劑的使用壽命,重者則會引起不可預期之故障等,且值得注意的是,潤滑劑的諸多特性中只要其中有一種性質被改變,整體效能就會如骨牌效應般陸續下降,舉例來說,若增加油品的空氣夾帶量則會導致其黏稠度增加,而黏稠度增加會讓潤滑油的運作溫度提升,而運作溫度提升則會加快油品的氧化速度,上述的改變都會影響潤滑劑的性能與壽命。

 


若應用的是礦物油,常見的是溶劑中的添加物有不相容的問題,不同的油品交叉汙染後,通常會使油中的添加劑在相互化學作用下,脫離原溶劑並衍生出絮凝物,這不僅會導致潤滑劑失去原本該有的特性,絮凝物更會是導致過濾器堵塞的主因之一(在某些嚴重的情況下甚至還會堵塞流體的通道)。
但除了礦物油外,合成油品的混染同樣也存在著添加劑分離的風險,合成油的原油還更有可能會衍生出劇烈化學反應,尤其是聚亞烷基二醇(PAGs)或矽油這兩種原油,因這兩種油品無法與任何一種油品相容。
當混合不同潤滑劑時,潤滑劑的整體性質都將會受到影響,在管控磨擦、磨損時,雖然可以透過維持油品的黏稠度或是添加抗磨損劑來降低磨損,但若油品是兩種黏度相同但卻不能相容的混合潤滑劑時,油中添加劑仍會產生化學反應,仍有脫離溶劑並產生凝絮物等狀況發生。
另外,部分油品混合時會導致氧化反應的速率上升,這會衍生出泥狀或漆狀的絮凝物,而這些絮凝物都會導致潤滑油的散熱能力降低,且若溶劑中若是含有防腐劑或抗泡沫添加劑的話,產生絮凝物的情況會更加明顯。
而這些問題不僅僅是存在於潤滑劑上面,潤滑膏也有著相同的問題,且在應用上潤滑膏的成分又比潤滑劑多了一些增稠用的添加物,所以對於不同油料之間的相容性問題又更須留意。
當潤滑膏受到混染時,通常最先出現的明顯變化就是黏稠度上的改變,而黏稠度的改變會導致其原油以異常的速度稀出,造成膏體比例失衡。
既然混染不同潤滑劑會造成的負面影響這麼的大,那為何油品混染的問題仍是不斷的發生呢?-----------------因大部份皆是人為疏失。
油品混染的人為疏失中,可大略分成以下兩大類:
1. 更換潤滑劑類別時造成的混染。
2. 不小心添加了不相容的潤滑劑,導致混染。
不論是為了方便管理或是為了提升設備性能而更換原有的潤滑劑,要更換任何種類的潤滑劑都會是件非常具有挑戰性的事情。
更換潤滑劑時,絕大部分的系統都無法百分之百清除掉殘留的舊有潤滑油,而在無法清除的殘留劑體情況下,新舊潤滑劑間的不相容會依混染的比例而造成不同的損害,有時甚至是極少量的殘留也可能會引起相當嚴重的問題。
所以,每當要更換系統中的潤滑劑時,都請務必要先諮詢您的潤滑劑供應商,諮詢他們對產品新舊產品所進行過的相容性測驗後再加以判斷是否更換,切勿自行嘗試。
若更換潤滑劑是在計畫內的事情,那您對於可能會面臨到的油品混染問題應該早已有所防備,但若是混染問題若是發生在無意中,衍生出的後果往往都是最嚴重的,當操作者在無意中不小心添加了互不相容的油品時,也許是因為疏忽而沒有意識到新舊潤滑劑之間的差異,也或許是因為產品標籤法的成效不彰,或純粹是作業員的人為疏忽等,但不論是哪一種疏失,透過Poka-yoke的概念都夠有效的避免這些問題的產生,進而使工作變得更精確且便利。

避免錯誤應用潤滑劑

如何才能降低潤滑劑混染的問題呢?
一旦決定了潤滑劑的種類後,接著就必須要先確保日後潤滑劑能被妥善的取得和使用,而第一步就是要釐清各種不同的潤滑劑應該要應用在哪些地
方呢?
在潤滑劑的管理術語中,這種管理方式被稱作為標記法,而標記法又怎麼應用呢?其實最顯然的方式就是在設備的潤滑油填充口上加上標記籤,這樣就能清楚地知道這台設備所應用的油品為何,同時標記籤上也須標明那些油品存放的位置。
舉個例子:假如護士不知道血袋中的血是A型,B型還是O型,那知道您的血型是A型能有什麼用呢?所以透過上述這個例子,我們必須將所有的重要管制點(CCPs)都加註上標記籤,不僅包括所有設備的填充口、還包含所有的過濾系統、儲存容器等等,而儲存容器的部分須將任何可能會裝載潤滑劑的容器都須加註,且針對裝廢油的容器需特別標記「請勿使用」。
在了解標記籤的應用位置後(任何有潤滑油的地方),緊接著就必須了解這些標記籤該做成甚麼樣子和標記籤上必須紀載著甚麼樣的資訊呢? 
其實標記籤最重要目的是為了讓人能清楚辨別哪一種潤滑劑要供應給哪一台機器,所以使用大小適中的字體,且不置入過多的資訊,標記籤上可透過不同的形狀和顏色來區別,這不僅能縮短判斷的時間,且透過標記籤上不同的顏色還能區分出該潤滑劑需用哪一種容器裝載、該用那一台過濾器,或是該存放到哪個儲油桶等等。
不論是透過形狀或是顏色,兩者皆是能以大方向來做分類的方式,舉例來說,我們能利用橘色來表示PAO基礎油、藍色來表示礦物油、綠色來表示食品級潤滑油、三角形來表示AW油,菱形來表示R&O渦輪油等等…
當各種不同的顏色和形狀完成定義後,接著只要再添加一點資訊就能夠將標記籤變得更準確了,標記籤在設計上應預留一些空間以利在標記籤上加入額外的資訊,如: 可以在空格處上標示: 「PMO油」、「限用抗火流體」等等
若潤滑劑種類太多,而顏色不夠用時,可將相同原油和添加劑的產品歸納為一類,雖然油品的黏稠度可能會有所不同,但至少這已能初步避免混入差異性更大的油品所帶來的損害了。
而除了上述資訊外,潤滑劑的黏稠度也必須要加註在標記籤上,因黏稠度是潤滑劑應用上最重要的一項指標。此外,在製作潤滑劑標記籤的時候,應避免將潤滑劑的品牌置入,因為一個完整的標記籤系統會將標記籤標示在許多不同的位置上,若將品牌置入其中,若日後因故更換潤滑劑供應商,重貼標記籤又會是一項浩大的工程,所以應避免將品牌名稱置入標記籤上。
標記好所有的重要管制點(CCPs)後,下一個步驟要來探討的就是要來預防錯誤。通過標籤法的步驟之後,我們已能透過標記籤清楚分辨潤滑劑之種類及其取得之位置,而下一步,我們將簡化產品辨別方式以及將作業程序更精進且更簡單化。這個方法僅需在設備上做一些簡略的調整,如同污染防治規範中所訂定之標準,所有設備在定期維護或日常裝卸油品時都應該使用快拆接頭,這能避免濕氣的混入以及起到對油品防塵的作用,妥善利用各種不同規格的接頭更可以來區分出不同的儲油槽、運油車和設備的注入口,這更是另一個種可以協助我們預防油品混染的方式。
例如:在液壓油儲存槽上安裝一吋的ISO B接頭,同時同樣的一吋ISO B接頭安裝在專門用來運送新油至油槽的過濾板車上,該過濾板車也可搭配多對一的接頭 (如圖1),一吋的ISO A接頭可應用於變速箱油、1/2吋的扁平接頭可應用於渦輪油等等方式做為區分。

 


同樣的概念也可以應用在設備上各個不同的潤滑膏塗抹點上,像是成分含有鋰的潤滑膏可以使用常規的油嘴,然後圓頭的油嘴可應用於聚   潤滑脂。這可輕易的將不相容的兩種油品以明顯的方式區分出來。

結論

將所有重要管制點(CCPs)的接頭都進行管理後,在應用上就能夠更加準確且便利了。且在所有的重要管制點後(CCPs)都加上標記籤以後,更能在日後準確的維護設備。上述這些關於潤滑油的防範措施能幫助我們降低出錯機會,且能幫助我們在潤滑油相互汙染這個問題上做最周全的防備。

 

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